(57)【要約】【課題】軟化温度の低い樹脂であっても、成型とマグネシウム合金との接合を両立させることができる、樹脂とマグネシウム合金の接合体の製造方法および射出成型装置を提供することを目的とする。【解決手段】分子接着剤の被膜が形成されたマグネシウム合金３０を設置する下金型３と、マグネシウム合金３０が設置された下金型３と型締めされた状態で樹脂１０を成型する上金型２とをそれぞれ異なる温度に設定して、成型された樹脂３１とマグネシウム合金３０の接合体３２を製造する。樹脂１０とマグネシウム合金３０の分子接着剤による接合に必要な金型温度を、樹脂１０の成型に必要な金型温度より高く設定することで、軟化温度の低い樹脂１０であっても、成型とマグネシウム合金３０との接合を両立させた一体成型が実現できる。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
分子接着剤の被膜が形成された少なくともマグネシウムを含むマグネシウム合金を設置する第１の金型と、前記マグネシウム合金が設置された前記第１の金型と型締めされた状態で樹脂を成型する第２の金型とをそれぞれ異なる温度に設定して、前記成型された樹脂と前記マグネシウム合金の接合体を製造する接合体の製造方法。
【請求項２】
前記第１の金型の温度を前記第２の金型の温度より高く設定する請求項１に記載の接合体の製造方法。
【請求項３】
前記第１の金型の温度は、前記樹脂とマグネシウム合金とが接着する温度以上である請求項２に記載の接合体の製造方法。
【請求項４】
前記第１の金型の温度は２００度以上である請求項２に記載の接合体の製造方法。
【請求項５】
前記第１の金型と前記第２の金型は、型締め時において接触する面に、断熱材、又は中空部分を有している請求項１に記載の接合体の製造方法。
【請求項６】
分子接着剤の被膜が形成されたマグネシウム合金を設置する第１の金型と、前記第１の金型と型締めされ、前記第１の金型に設置された前記マグネシウム合金とキャビティの間に形成された空間に射出された樹脂を成型する第２の金型と、前記第１の金型と前記第２の金型の温度をそれぞれ独立して調整する調温装置を備えた射出成型装置。
【請求項７】
前記第１の金型の調温装置は２００度以上に設定することが可能である請求項６に記載の射出成型装置
【請求項８】
前記第１の金型と第２の金型は、型締め時において接触する面に断熱材、又は中空部分を有している請求項６に記載の射出成型装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、主として電子機器用の筐体に用いられる、樹脂とマグネシウム合金の接合体の製造方法および射出成型装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
携帯電話に代表される近年の移動用モバイルは、高機能化とともに小型化を実現している。しかし、高機能化に伴って搭載する部品点数が増え、これらに電源を供給するバッテリーも大型化しているため、必ずしも軽量化は進展していないという現状がある。そこで、製品総重量に占める割合の大きい筐体の軽量化が重要な課題となってきており、高強度の軽金属が筐体の素材として注目を浴びている。このような背景のもと、軽金属と樹脂を複合成型した筐体を製造する方法が提案されている（特許文献１参照）。
【特許文献１】特開平７−１２４９９５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
この製造方法は、トリアジンチオール類を用いて表面処理を施した軽金属を金型に設置し、金型内に射出した樹脂と軽金属とを化学結合させて複合成型するものである。軽金属はアルミニウム合金であれば、例えばＡＢＳ樹脂のように軟化温度が低い樹脂でも射出成型により接合が可能であった。しかしマグネシウム合金を用いた場合には通常の成型時における金型温度より高い温度が必要であった。このため、金型の温度を通常の成型時における金型温度より高くすると、軟化温度が低い樹脂の場合、金型に焼きついたり、液状化による成型不良を起こしたりすることがあるので、適用可能な樹脂は軟化温度が高いものに限定されていた。
【０００４】
本発明は、軟化温度の低い樹脂であっても、成型とマグネシウム合金との接合を両立させることができる、樹脂とマグネシウム合金の接合体の製造方法および射出成型装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
前記の課題を解決するとともに目的を達成するため、本発明は、分子接着剤の被膜が形成されたマグネシウム合金を設置する第１の金型と、前記マグネシウム合金が設置された前記第１の金型と型締めされた状態で樹脂を成型する第２の金型とをそれぞれ異なる温度に設定して、前記成型された樹脂と前記マグネシウム合金の接合体を製造する方法とした。
【０００６】
また、分子接着剤の被膜が形成されたマグネシウム合金を設置する第１の金型と、前記第１の金型と型締めされ、前記第１の金型に設置された前記マグネシウム合金とキャビティの間に形成された空間に射出された樹脂を成型する第２の金型と、前記第１の金型と前記第２の金型の温度をそれぞれ独立して調整する調温装置を備えた射出成型装置とした。
【発明の効果】
【０００７】
樹脂とマグネシウム合金の分子接着剤による接合に必要な金型温度と、樹脂の成型に必要な金型温度を異なる温度に設定することで、軟化温度の低い樹脂であっても、成型とマグネシウム合金との接合を両立させた一体成型が実現できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
添付した図面を参照しながら本発明の実施の形態について説明する。図１は本発明の実施の形態の射出成型装置の概略図、図２は本発明の実施の形態の樹脂とマグネシウム合金の接合体の概略図、図３は本発明の実施の形態の樹脂とマグネシウム合金の接合体の製造工程図である。
【０００９】
最初に、図１、図２を参照しながら、本発明の実施の形態の射出成型装置の構成および機能について説明する。射出成型装置１は、上下に分割された上金型２および下金型３と、下金型３を昇降させる昇降装置４と、上金型２に内蔵されている熱媒体５の温度調整を行う上金型温調装置６と、下金型３に内蔵されている熱媒体７の温度調整を行う下金型温調装置８と、上金型２のキャビティ９に溶融樹脂１０を射出する射出装置１１で構成されている。下金型３にはマグネシウム合金を載置するための凹部１２が形成されている。上金型２の下面のキャビティ９の開口縁部を除く領域と、下金型３の上面の凹部１２を除く領域には断熱材１３が備わり、独立して温度管理が可能な上金型２と下金型３の間の熱移動を極力抑制する構造になっている。これにより型締め時における２つの金型の温度変化を抑え、所望の温度で管理することが、より有利に行える。なお、断熱材１３の代わりにこれらの領域の内部を中空にし、熱伝導率が低下する構造にすることもできる。
【００１０】
射出装置１１は、溶融樹脂１０を内蔵する射出シリンダ２０と、射出シリンダ２０に内蔵されている溶融樹脂１０をキャビティ９に送り出すスクリュ２１と、スクリュ２１に駆動力を供給するスクリュ駆動装置２２と、射出シリンダ２０に外部から溶融樹脂１０を供給するためのホッパ２３で構成されている。射出シリンダ２０には、内蔵する溶融樹脂１０が硬化しないように加熱するためのヒータ２４が備わっている。
【００１１】
図２は射出成型装置１により製造された樹脂成型品とマグネシウム合金の接合体である。樹脂成型品とマグネシウム合金はトリアジンチオール誘導体を用いて接合されている。トリアジンチオール誘導体は、樹脂等の高分子化合物や金属と強固に化学結合するという性質を有する分子接着剤である。例えばトリエトキシシリルプロピルアミノトリアジンチオールや、２，４，６−トリメルカプト−ｓ−トリアジンモノナトリウム塩が挙げられる。
【００１２】
射出成型装置１の下金型３は、浸漬処理や電解重合処理等によって予め表面にトリアジンチオール被膜が形成されたマグネシウム合金を載置する第１の金型であり、上金型２は、下金型３と型締めされた状態でキャビティ９とマグネシウム合金との間に樹脂成型空間を形成する第２の金型である。上金型２と下金型３を型締めした状態で上金型２側からキャビティ９に射出された溶融樹脂１０は、樹脂成型空間で凝固して成型されながら、トリアジンチオール誘導体の持つ分子接着剤としての機能によりマグネシウム合金と接合する。
【００１３】
次に、図３を参照しながら、樹脂とマグネシウム合金の接合体の製造工程について説明する。最初に、トリアジンチオール被膜が形成されたマグネシウム合金３０を下金型３の凹部に載置する。凹部に載置されたマグネシウム合金３０の上面は下金型３の上面と同一平面上にあり、型締めの際に上金型２の下面と段差なく平面接触できるようになっている。その後、型締めにより上金型２の下面と下金型３の上面を密着させる。これにより、上金型２のキャビティと下金型３に載置されたマグネシウム合金３０との間に樹脂成型空間４０が形成される。
【００１４】
そして、上金型２側から溶融樹脂１０を射出し、樹脂成型空間４０に充満させる。樹脂成型空間４０に充満した溶融樹脂１０は、空間形状に倣って凝固するとともに、マグネシウム合金３０と接する下端部がトリアジンチオール被膜の分子接着力によりマグネシウム合金３０と接合する。
【００１５】
樹脂射出から所定時間を経過した後に、型開きにより上金型２と下金型３を分離させる。この時点で溶融樹脂１０は凝固して樹脂成型品３１となっており、その下端部がマグネシウム合金３０と接合している。従って、型開きの際に樹脂成型品３１は上金型２に追随するか、上金型２から外れてマグネシウム合金３０とともに下金型３に追随するかの何れかとなるが、ここでは後に記載する理由により上金型２に追随する。最後に、上金型２から樹脂成型品３１を抜き出し、樹脂成型品３１とマグネシウム合金３０が接合した接合体３２が完成する。
【００１６】
次に、（表１）を参照しながら、上金型２と下金型３の温度管理について説明する。（表１）は、マグネシウム合金と一体成型する樹脂としてＡＢＳ樹脂（Ａｃｒｙｌｏｎｉｔｒｉｌｅ−Ｂｕｔａｄｉｅｎｅ−Ｓｔｙｒｅｎｅ  ｒｅｓｉｎ）を用いた場合の上下金型の温度と、樹脂成型品とマグネシウム合金との接合状態と、樹脂成型品との品質の関係を表している。一般に、ＡＢＳ樹脂を単体で射出成型する場合の金型温度は、４０度〜８０度の間に設定される。そこで、図３に示した製造工程において、上下金型とも６０度に設定したところ、樹脂成型品３１の品質は良好であったがマグネシウム合金３０とはほとんど接合されていなかった。上下金型を８０度まで上昇させた場合も同様の結果であった。なお、従来のトリアジンチオール被膜が形成されたアルミニウム合金では、金型温度８０度でＡＢＳ樹脂と接合していた。
【００１７】
【表１】
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【００１８】
今度は、上金型２と下金型３を独立した温度管理に変更し、マグネシウム合金３０を載置する下金型３のみを１８０度まで上昇させたところ、６０度に設定された上金型２によって成型された樹脂成型品３１の品質は良好であり、強度不足ではあるがマグネシウム合金３０との接合も認められた。さらに下金型３の温度を２００度まで上昇させると、樹脂成型品３１とマグネシウム合金３０が十分な強度で接合されたことが認められた。ちなみに、上下金型とも２００度に設定したところ、樹脂とマグネシウム合金３０の接合は認められたが、樹脂はキャビティ９の形状に倣った形には成型されておらず、一部に樹脂焼けを生じていた。
【００１９】
この結果から、金型を用いて、樹脂とトリアジンチオール被膜が形成されたマグネシウム合金３０を一体成型した接合体を製造する場合には、溶融樹脂１０を成型する上金型２とマグネシウム合金３０を載置する下金型３の温度管理を独立して行い、下金型３が上金型２より高い温度（２００度以上）になるように温度管理を行うことが好ましい。
【００２０】
このように、上金型２と下金型３では設定温度が大きく異なるので、型開きの際には設定温度の低い上金型２に接合体３２が追随するようにし、設定温度の高い下金型３から離間させることで冷却速度を高めるようにしている。
【００２１】
また、上述したように下金型３の上面の凹部１２を除く領域には断熱材１３が備えているため、設定温度が大きく異なる温度が低い上金型２に熱が伝わりにくくなり、上金型２と下金型３とのそれぞれの温度制御がしやすくなる。
【００２２】
マグネシウム合金と接合する樹脂は、先に記載したＡＢＳ樹脂に限られるものではなく、実際に接合させた樹脂の種類とそのときに設定した金型温度について（表２）に示す。
【００２３】
【表２】
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【００２４】
ＡＢＳ樹脂の他に、ＰＢＴ（Ｐｏｌｙｂｕｔｙｌｅｎｅ  Ｔｅｒｅｐｈｔｈａｌａｔｅ）、ＰＰＳ（ＰｏｌｙＰｈｅｎｉｌｅｎＳｕｌｆｉｄｅ）、ポリアミドについて、（表２）に示した設定温度で上下金型を温度管理することで、それぞれの樹脂の成型とトリアジンチオール誘導体によるマグネシウム合金との接合が良好に行われた。ここで上金型の温度範囲は、各樹脂毎の通常の成型時の金型温度と同等である。また下金型温度の温度範囲は、トリアジンチオール被膜が形成されたマグネシウム合金と各樹脂との接合時の金型温度以上であって、各樹脂の可塑化温度以下であることが好ましい。
【００２５】
なお、上記上金型２の温度は、通常樹脂成型を行う際の一般的な温度であって、成型する樹脂の形状等により変化するため、上記温度範囲の限りではない。
【産業上の利用可能性】
【００２６】
本発明にかかる樹脂とマグネシウム合金の接合体の製造方法および射出成型装置は、樹脂とマグネシウム合金の分子接着剤による接合に必要な金型温度と、樹脂の成型に必要な金型温度を異なる温度に設定することで、軟化温度の低い樹脂であっても、成型とマグネシウム合金との接合を両立させた一体成型が実現できる。これにより例えば携帯電話やパーソナルコンピュータのような電子機器用の筐体として利用可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明の実施の形態の射出成型装置の概略図
【図２】本発明の実施の形態の樹脂とマグネシウム合金の接合体の概略図
【図３】本発明の実施の形態の樹脂とマグネシウム合金の接合体の製造工程図
【符号の説明】
【００２８】
１    射出成型装置
２    上金型
３    下金型
６    上金型調温装置
８    下金型調温装置
３０    マグネシウム合金
３１    樹脂成型品
３２    接合体
【図１】
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【図２】
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【図３】
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